电气控制技术及PLC原理

聯積電子（深圳）有限公司MICROVIEWELECTRONICS(SHENZHEN)INCORP.張榮盤•目錄•一：电气控制技术的发展歷史•二：PLC的工作原理及結構特點•1.PLC的結構及三菱小型PLC型號•2.PLC的基本組成•3.PLC的工作原理•三：可编程控制器的编程语言•1.PLC编程语言的种類•2.梯形图的主要特点及編程方法•3.步进顺控指令•4.功能指令的基本形式•四：可编程控制器的应用领域及发展趋势•控制电路由接触器和继电器线圈、各种电器的动合、动断触点及開關组合构成控制逻辑，实现所需要的控制功能。主要电路、控制电路和其他的辅助电路、保护电路一起构成电控系统。一：1.电气控制線路的組成。電動機正反轉控制線路圖•一：2.电气控制技术的发展歷史：•传统的电气控制主要：是由继电器、接触器、按钮、行程开关等采用固定的接线方式组成的继电接触式控制系统。這種控制方式靈活性差、觸點多易損壞。•隨著產品類型的更新換代，生產線加工對象也隨之改變，這就要求機械設備能按新的工藝過程運行。而繼電接触式控制系統因采用固定的接線方式，動作頻繁、触點壽命低、機器故障多、生產線運行可靠性低，很難適應新品種的工藝要求。•1969年美國數字設備公司把計算機的完備功能以及運算速度快等優點和繼電接触式控制系統操作方便、價格低等優點結合起來，研製第一臺可編程控制器（簡稱PLC)並且在自動生產線上試用獲得成功。二.PLC的工作原理及結構特點1.可编程序控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。2.三菱PLC外形結構輸入端輸出端輸出指示燈模/數轉換功能模塊輸入指示燈人機介面信號線2.3可编程控制器的特点–1．可靠性高，抗干扰强•2．功能强大，性价比高•3．编程简易，现场可修改•4．配套齐全，使用方便•5．寿命长，体积小，能耗低•6．系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维修方便FX(1)(2)(3)(4)(5)•（1）系列序号：如1S，1N，2N等；•（2）I/O总点数：10～256；•（3）单元类型：M为基本单元，E为I/O混合扩展单元与扩展模块，EX为输入专用扩展模块，EY为输出专用扩展模块；•（4）输出形式：R为继电器输出，T为晶体管输出，S为双向晶闸管输出；•（5）电源的形式：110V—220V2.4三菱小型PLC的型號DC电源，24V直流输入输入点数输出点数继电器输出晶体管输出FX2NC-16MRFX2NC-16MT88-------FX2NC-32MT1616-------FX2NC-64MT3232-------FX2NC-96MT4848•2.5.1硬件•PLC硬件主要由中央处理单元、存储器、输入单元、输出单元、电源单元、编程器、扩展接口、编程器接口和存储器接口组成，其结构框图如图2-1所示。2.5FX系列可编程控制器的基本组成图2-1FX系列PLC的结构框图人機介面马達開關按鈕變頻器電腦主機感應器三菱PLC電磁閥•2.6.2PLC的软元件概述•PLC内部有许多具有不同功能的元件，实际上这些元件是由电子电路和存储器组成的。•2.6.2FX2N的软元件•1．输入继电器（X）•2．输出继电器（Y）2.6.1FX系列可编程控制器的软元件2.6软件PLC是一种工业计算机，不光要有硬件，软件也必不可少。•3．辅助继电器（M）•4．状态继电器S•5．定时器T•6．计数器C•7．数据寄存器（D）•8．变址寄存器•9．指针（P/I）•指针（P/I）包括分支和子程序用的指针（P）以及中断用的指针（I）。•10．常数•常数K用来表示十进制常数，常数H用来表示十六进制常数。2.7PLC工作原理•1.循环扫描•PLC有运行（RUN）与停止（STOP）两种基本的工作模式。•PLC采用循环扫描工作方式，这个工作过程一般包括五个阶段：内部处理、与编程器等的通信处理、输入扫描、用户程序执行、输出处理，其工作过程如图2.7所示。•图2.7中当PLC方式开关置于RUN（运行）时，执行所有阶段；当方式开关置于STOP（停止）时，不执行后3个阶段，此时可进行通信处理，如对PLC联机或离线编程。内部处理通信处理输入扫描执行用户程序输出处理RUN方式？否是开始否是3.1PLC编程语言的种類•PLC编程语言标准（IEC61131-3）中有5种编程语言，即顺序功能图（Sequentialfunctionchart），梯形图（Ladderdiagram），功能块图（Functionblockdiagram），指令表（Instructionlist），结构文本（Structuredtext）。三：可编程控制器的编程语言•其中的顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能块图（FBD）是图形编程语言，指令表（IL）、结构文本（ST）是文字语言。•1．顺序功能图（SFC）•2．梯形图（LD）•3．功能块图（FBD）•4．指令表（IL）•5．结构文本（ST）3.2梯形图的主要特点•（1）PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称•（2）根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出图中各线圈对应的软元件的ON/OFF状态，称为梯形图的逻辑运算。•（3）梯形图中各软元件的常开触点和常闭触点均可以无限多次地使用。–（4）输入继电器的状态唯一地取决于对应的外部输入电路的通断状态，因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈。–（5）辅助继电器相当于继电控制系统中的中间继电器，用来保存运算的中间结果，不对外驱动负载，负载只能由输出继电器来驱动。電動機正反轉控制線路圖電動機正反轉外部接線圖图3-2电动机正反转控制的状态转移图–3.3步进顺控指令•FX系列PLC的步进顺控指令有两条：一条是步进触点（也叫步进开始）指令STL（StepLadder），一条是步进返回（也叫步进结束）指令RET。•1．STL指令•STL步进触点指令用于“激活”某个状态。•2．RET指令•RET指令用于返回主母线。类别FX1S系列FX1N系列FX2N、FX2NC系列用途初始状态S0～S9，10点S0～S9，10点S0～S9，10点用于SFC的初始状态返回状态S10～S19，10点S10～S19，10点S10～S19，10点用于返回原点状态一般状态S20～S127，108点S20～S999，980点S20～S499，480点用于SFC的中间状态掉电保持状态S0～S127，128点S0～S999，1000点S500～S899，400点用于保持停电前状态信号报警状态----------S900～S999，100点用作报警元件FX系列PLC的状态继电器•3.3状态继电器图3－2旋转工作台的状态转移图和梯形图图3－4状态转移图和状态梯形图的对应关系3.4功能指令的基本形式FNC00～FNC09[程序流程]FNC110～FNC119[浮点运算1]FNC10～FNC19[传送与比较]FNC120～FNC129[浮点运算2]FNC20～FNC29[算术与逻辑运算]FNC130～FNC139[浮点运算3]FNC30～FNC39[循环与移位]FNC140～FNC149[数据处理2]FNC40～FNC49[数据处理]FNC150～FNC159[定位]FNC50～FNC59[高速处理]FNC160～FNC169[时钟运算]FNC60～FNC69[方便指令]FNC170～FNC179[格雷码变换]FNC70～FNC79[外部设备I/O]FNC220～FNC249[触点比较指令]FNC80～FNC89[外部设备SER]功能指令分类表••[S﹒]叫做源操作数，其内容不随指令执行而变化，在可利用变址修改软元件的情况下，用加“﹒”符号的[S﹒]表示，源的数量多时，用[S1﹒][S2﹒]等表示。•[D﹒]叫做目标操作数，其内容随指令执行而改变，如果需要变址操作时，用加“﹒”的符号[D﹒]表示，目标的数量多时，用[D1﹒][D2﹒]等表示。•[n﹒]叫做其他操作数，既不作源操作数，又不作目标操作数，常用来表示常数或者作为源操作数或目标操作数的补充说明。可用十进制的K、十六进制的H和数据寄存器D来表示。在需要表示多个这类操作数时，可用[n1]、[n2]等表示，若具有变址功能，则用加“﹒”的符号[n﹒]表示。此外其他操作数还可用[m]来表示。–4.0.1PLC的应用领域•1．开关量逻辑控制2．运动控制•3．过程控制4．数据处理•5．通信连网–4.0.2PLC的发展趋势–（1）从技术上看，PLC会向运算速度更快、存储容量更大、功能更广、性能更稳定、性价比更高的方向发展。–（2）从规模上看，PLC会进一步向超小型和超大型两个方向发展。四可编程控制器的应用领域及发展趋势•（3）从配套性上看，PLC产品会向品种更丰富、规格更齐备的方向发展。–（4）从标准上看，PLC的通用信息、设备特性、编程语言等向IEC1131标准的方向发展。–（5）从网络通信的角度看，PLC将向网络化和通信的简便化方向发展。MITSUBISHI综述三菱控制器SIEMENSSIMATICSFRUNSTOPQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7S7-200CPU212SIMATICPGSIMATICPCPG740SIEMENS7894561230.DEFABCINSDELSHIFTHELPESCENTERACKSIMATICOP17SHIFTHELPK1K5K6K7K8K2K3K4K9K10K11K12K13K14K15K16人機介面ASIFMSVSIMATICDPSIMATICNETPROFIBUS-DP工业以太网PROFIBUSMPI-网络MITSUBISHI